PLC的基本结构和工作原理

第二讲的基本结构和工作原理PLC教学课题可编程控制器的基本结构和工作原理教学目的熟悉的结构组成、内部等效电路；

1.PLC.理解掌握的工作方式和工作过程2PLC教学重点可编程序控制器的组成^工作过程PLC教学难点可编程序控制器的工作过程PLC教学方法讲授教学时间课时2教学过酸内容｛导入｝要实现PLC的控制需要输入设备、输出设备、PLC硬件和软件控制程序的基本组成—PLC可编程控制器的结构多种多样，但其组成的普通原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持，实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机MemorizerRAM,ROM,it isthe memorydevices ofthe PLCand usedto storeprogramsand data.-PLC的硬件结构微处理器CPU——控制器的核心主机.存储器RAM、ROM输入、输出部件I/O部件——连接现场设备与CPU之间的接口电路2软件指标软件指标包括运行方式、速度、程序容量、元件种类和数量、指令类型等系列的普通技术指标

3.FX PLCFX系列PLC的普通技术指标包括基本性能指标、输入技术指标及输出技术指标，如下表:表系列的基本性能指标1FX PLC项目Items F\s FXFX2N^FX1N2NC运算控制方式computing存储程序,反复运算computing control,iterative operationcontrolI/O Controlmode控制方式批处理方式在执行END指令时,可以使用I/O刷新指令Batch modein theinstruction executionEND,can usethe I/Orefresh instructions运算处理速微秒/指令微秒/指微秒/指令

0.55〜

0.

70.08基本指令度令elementaryprocessinginstruction应用指令speed

3.7微秒/指令〜数百微秒/指令

1.52微秒/指令〜数百微秒/application指令instruction程序语言program language逻辑梯形图和指令表，可以用步进梯形指令来生成顺序控制指令Logic ladderdiagram andinstruction list,Can beused steppertrapezoidinstruction togenerate sequencecontrol commands程序容量EEPROM内置2KB步内置8KB步内置8KB步,用存储盒可达16KB步Built-in8KB step,canBuilt-in2KB Built-in8KB stepupto16KB stepbystep STORAGEBOXES基本指令数量基本指令elementary instruction27条,步进指令stepnumber ofelementary.instruction2条instructions步进step-by-step应用指令85条89条128条I/O设置最多30点最多128点最多256点表2FX系列PLC的输入技术指标输入电压DC24V±10%元件号X0〜X7其他输入点输入信号电压DC24V±10%输入信号电流DC24V,7mA DC24V,5mA输入开关电流OFF-ON

4.5mA

3.5mA输入开关电流ON-OFF

1.5mA输入响应时间10ms可调节输入响应时间X0〜X7为0〜60mAFX,其他系歹1」0〜15mA2N输入信号形式无电压触点，或者集电极开路输出晶体管NPN输入状态显示输入时灯亮ON LED表系列的输出技术指标3FX PLC项目继电器输出晶闸管输出（仅晶体管输出FX2N）外部电源最大AC240V或者AC85V〜242V DC5〜30VuyJJUV最大电阻负

0.3A/1点,

0.5A/1点，

0.8A/COM2A/1点，8A/COM负载载

0.8A/COM感性负36VA/AC240V12W/24V DC80VA,120/240VAC载

0.9W/DC240V灯负载30W100WFX,其他系列1S

1.5W/DC24V电压时5V DC最小负载

2.3VA/240V AC••••••2mA,电压24V DC时5mA FX-响应OFF—10ms1ms

0.2ms;5|JS仅Y0,时间ON YlON—10ms10ms

0.2ms;5RS仅Y0,OFF Yl开路漏电流•••2mA/240V AC

0.1mA/30V DC电路隔离继电器隔离光电晶闸管隔离光耦合器隔离输出动作显示线圈通电时亮LED

五、思量及作业的硬件结构由哪几部份组成？各有什么作用？

1.PLC

2.CPU模块由哪几部份组成？开关量输入输出接口有哪几种类型？

3.简述的扫描周期引起输出滞后响应的因素有哪些？

4.PLC PLC运行模式下的工作过程分为哪几个阶段？

5.PLC

6.PLC的工作特点有哪些？为什么说PLC的运行结果与梯形图程序的III页序有关？

7.FX——4EYSAI含义是什么？电源部件一为内部电路提供能源PLC整体结构的PLC——四部份装在同一机壳内模块式结构的PLC一各部件独立封装，称为模块，通过机架和总线连接而成的能力可按用户的需要进行扩展和组合扩展机I/O此外，还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器内外I/O编程器耒设扩用I/O统A户接程展B扩一展单元程序口接序才存储器口其他外设基本单元输输入图1PLC硬件结构出接收现坳言号部部驱动件电源部件件受控元件

1.中央控制处理单元CPU可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片槌□双极型位片式微处理器三种类型通用微处理器有、、、等；单片机有、等；位片式微处理80808086802868038680318096器的等可编程控制器使用的微处理器是位的单片机AM

2900.AM2903FX2168096存储器

2.可编程控制器配有两种存储器系统存储器和用户存储器系统存储器存放系统管理程序，用只读存储器实现用户存储器存放用户编制的控制程序，普通用实现或者固化到只读存储器中RAM--------------输入输出接口

3.作用连接用户输入输出设备和PLC控制器，将各输入信号转换成PLC标准电平供处理，再各处理好的输出信号转换成用户设备所要求的信号驱动外部负载PLC I对输入输出接口的要求良好的抗干扰能力；对各类输入输出信号（开关量、摹拟量、直流量、交流量）的匹配能力PLC输入输出接口的类型摹拟量输入输出接口、开关量输入输出接口（直流、交流及交直流）用户应根据输入输出信号的类型选择合适的输入输出接口

①开关量输入接口电路各种输入接口均采取了抗干扰措施如带有光耦合器隔离使PLC与外部输入信号进行隔离；并设有RC滤波器，用以消除输入触点的颤动和外部噪声干扰通常有三种类型直流（）输入、交流）输入与交流（）12~24V Q00~120V200-240V输入和交直流（12,24）V输入直流输入模块的电源普通由机内24v电源提供，输入信号接通时输入电流普通小于10mA;交流输入模块的电源普通由用户提供

②开关量输出接口电路有三种形式，即继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出开关量输出端的负载电源普通由用户提供，输出电流普通不超过2A开关量输出端的负载电源普通由用户提供，输出电流普通不超过2A0输出端子的两种接法:内电路隔离式•输出各自独立，无公共点各输出端子各自形成独立回路汇点式•W全部输入点（输出点）共用一个公共点或者将输入点（输出点）分成几组，组内各点共用一个公共点各组的公共点之间相互隔离组内的各点必须使用同一电压类型和同一电压等级，各组可使用不同电压类型和等级的负载电源

4.PLC的供电电源普通是市电,也实用直流24V电源供电的外围设备编程器、打印机、演示板等

5.利用编程器可将用户程序输入的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；PLC利用编程器还可以监视PLC的工作状态用户输入输出设备:

6.用户输入器件有控制开关和检测元件，即各种开关、按钮、传感器等；用户输出设备主要有接触器、电磁阀、指示灯等（-）的软件结构PLC在可编程控制器中，PLC的软件分为两大部份系统监控程序用于控制可编程控制器本身的运行主要由管理程序、用户指令解释程序和

1.标准程序模块,系统调用

2.用户程序它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行二的内部懿电路PLC以两台机电的启动为例•PLC的输入端用户输入设备-------------输入端子（I接口）•PLC的输出端PLC内部------------输出端子（0接口）------------用户输出设备内部控制（梯形图）可视为由继电器、接触器等组成的等效•1UN-电路输入端是机内电源的负极端，输出端接用户负载电源•COM24V COM

三、工作原理PLC UK

（一）基本工作模式有运行模式和住手模式PLC

1.运行模式分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段

2.住手模式当处于住手工作模式时,PLC只进行内部处理和通信服务等内容二工作过程PLC内部处理阶段1在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作通信服务阶段2在此阶段，与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容PLC等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容⑶输入处理阶段输入处理也叫输入采样在此阶段顺序读取所有输入端子的通断状态，并将所读取的信息存到输入映象寄存器中，此时，输入映像寄存器被刷新4程序处理阶段按先上后下，先左后右的步序，对梯形图程序进行逐句扫描并根据采样到输入映像寄存器中的结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像寄存器中但遇到程序跳转指令，则根据目K转条件是否满足来决定程序的目K转地址5输出刷新阶段程序处理完毕后，将所有输出映象寄存器中各点的状态，转存到输出锁存器中，再通过输出端驱动外部负载在运行模式下，按上述五个阶段进行周而复始的循环工作，称为循环扫描工作方式PLC三PLC工作方式与特点集中采样、集中输出、周期性循环扫描，串行”工作方式扫描周期的工作方式是一个不断循环的页序扫描工作方式每一次扫描所用的时间

1.PLC II称为扫描周期或者工作周期运行正常时，扫描周期的长短与的运算速度有关，与点的情况有关,与用户PLC CPUI/O应用程序的长短及编程情况等均有关通常用PLC执行1K指令所需时间来说明其扫描速度（普通1〜10ms/K）输出滞后指从的外部输入信号发生变化至它所控制的外部输出信号发生变化的时间间

2.PLC隔普通为几十一100ms.引起输出滞后的因素输入模块的滤波时间、输出模块的滞后时间、扫描方式引起的滞后

3.由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即使输入发生了变化，输入映象寄存器中的内容也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才会改变由于是串行工作，所以的运行结果与梯形图程序的顺序有关

4.PLC PLC这与继电器控制系统“并行”工作有质的区别避免了触点的临界竞争，减少繁琐的联锁电路FX系列可编程控制器三菱公司的PLC是最早进入中国市场的产品小型机FX2N是近几年推出的高功能整体式小型机FXlSs FX2N、FX2NC9个系歹山每一系列又有

14、

16、

32、

48、

64、

80、128点等不FX系列PLC具有庞大的家族基本单元住机）有FXO、FXOS、FXON、FX

1、FX

2、FX2C、同输入输出点数的机型,每一个系列还有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种输出形式

1.FX系列PLC型号的含义系列可编程控制器型号命名的基本格式为FX说明特殊品种的区别，系列序号:OQS,ON,1,2,2C,IS,2N,输出形式-2NCO单元类型，I/O总点数/I/O总点数14〜256系列序号，单元类型M----基本单元；E----输入输出混合扩展模块；EX----输入专用扩展模块;EY---输出专用扩展模块；输出形式R——继电器输出；T---晶体管输出；晶闸管输出s--—特殊品种区别AI-AC电源，AC输入;D———DC电源，DC输入；大电流输出扩展模块QA/1点）;V----立式端子排的扩展模块；接插口输入输出方式;C——F--输入滤波器1ms的扩展模块；输入型扩展模块；L-----TTLS独立端子（无公共端）扩展模块——例如含义是系列，输入输FX2N---32MRD FX2N出总点数为32点，继电器输出、DC电源，DC输入的基本单元

2.主要性能指标

（1）硬件指标硬件指标包括普通指标、输入特性和输出特性。